Умножители напряжения — теория, практика, схемы

Модели для ионизаторов воздуха

У моделей очень часто встречаются канальные конденсаторы, у которых высокая емкость. Данные устройства выделяются быстрым процессом преобразования, а рабочая частота у них составляет примерно 33 Гц. Расширители у моделей используются проводникового типа. Они способны работать в экономном режиме и потребляют мало электроэнергии.

Стабилизаторы всегда устанавливаются контактного типа. Некоторые модели работают от импульсного триода. Приводимость составляет не менее 10 мк. Если рассматривать удвоитель постоянного напряжения, то у него имеются переходные конденсаторы, у которых низкая емкость. Показатель чувствительности в данном случае стартует от 6 мВ. Данные устройства замечательно подходят для компараторов.

Принцип работы умножителя напряжения

Чтобы понять, как функционирует схема, лучше посмотреть работу так называемого универсального устройства. Здесь число каскадов точно не задано, а выходное электричество определяется формулой: n*Uin = Uout, где:

  • n – количество присутствующих каскадов схемы;
  • Uin – напряжение, подаваемое на вход устройства.

При начальном моменте времени, когда на схему приходит первая, допустим, положительная полуволна, диод входного каскада пропускает ее на свой конденсатор. Последний заряжается до амплитуды поступившего электричества. При второй отрицательной полуволне первый диод закрыт, а полупроводник второго каскада пускает ее к своему конденсатору, который также заряжается. Плюс к этому напряжение первого конденсатора, включенного последовательно со вторым, суммируется с последним и на выходе каскада получается уже удвоенное электричество.

На каждом последующем каскаде происходит то же самое – в этом принцип умножителя напряжения. И если просмотреть прогрессию до конца, то получается, что выходное электричество превосходит входное в энное количество раз. Но как и в трансформаторе, сила тока здесь будет уменьшаться при увеличении разности потенциалов – закон сохранения энергии также работает.

Умножитель напряжения ⋆ diodov.net

При изготовлении электронных устройств, в частности блоков питания, в некоторых случаях возникает необходимость иметь выпрямленное напряжение большей величины, чем на клеммах вторичной обмотке трансформатора или в розетке 220 В.

Например, после выпрямления сетевого напряжения 220 В на фильтрующем конденсаторе при очень малой нагрузке можно получить максимум амплитудное значение переменного напряжения 311 В. Следовательно конденсатор зарядится до указанного значения.

Однако применяя умножитель напряжения можно повысить его до 1000 В и более.

Удвоитель напряжения

Схема умножителя напряжения может выполняться в нескольких вариантах, одна принцип действия всех их заключается в следующем.

В разные полупериоды переменного тока происходит поочередно зарядка нескольких конденсаторов, а суммарное напряжение на них превышает амплитудное значение на обмотке.

Таким образом, за счет увеличения числа конденсаторов и, как далее будет видно, количества диодов, получают напряжение в несколько раз превышающее величину подведенного.

Теперь давайте рассмотрим конкретные примеры и схемные решения.

Пусть в начальный момент потенциалы на обмотке имеют такие знаки, что ток протекает от точки 1 к точке 2. Проследим дальнейший путь тока. Он протекает через конденсатор C2, заряжая его, и возвращается к обмотке через диод VD2.

В следующий полупериод ЭДС во вторичной обмотке направлена от точки 2 к 1 и через диод VD1 происходит зарядка конденсатора C1 до того же значения, что и С2.

Таким образом, за счет последовательного соединения двух конденсаторов C1 и C2 на сопротивлении нагрузки получается удвоенное напряжение.

Если измерить значение переменного напряжения на обмотке и постоянное на одном из конденсаторов, то они буде отличаться почти в 1,41 раза. Например при действующем значении на вторичной обмотке, равном 10 В, на конденсаторе будет приблизительно 14 В.

Это поясняется тем, что конденсатор заряжается до амплитудного, а не до действующего значения переменного напряжения. А амплитудное значения, как известно в 1,41 раза выше действующего.

К тому же мультиметром возможно измерить лишь действующие значения переменных величин.

Рассмотрим еще один вариант. Здесь для умножения напряжения используется несколько иной подход. Когда потенциал точки 2 выше потенциал т.1 под действием протекающего тока заряжается конденсатор С1, а цепь замыкается через VD2.

После изменения направления тока, вторичная обмотка W2 и конденсатор С1 можно представить, как два последовательно соединенные источника питания с равными значениями амплитуды, поэтому конденсатор С2 зарядится до их суммарного напряжения, т.е. на его обкладках оно будет в два раза больше, чем на выводах вторичной обмотки. Во время тога, как конденсатор С2 будет заряжаться, С1 наоборот, будет разряжаться. Затем все повторится снова.

Умножитель напряжения многократный

Процессы в схеме утроения напряжения протекают в такой последовательности: сначала заряжаются конденсаторы С1 и С3 через сопротивление R и соответствующие диоды VD1 и VD3. В следующий полупериод С2 через VD2 заряжается до удвоенного напряжения (С1 + обмотка) и на сопротивлении нагрузки получается утроенное значение.

Больший интерес имеет следующий умножитель напряжения. Рассмотрим принцип его работы. Когда потенциал точки 1 положителен относительно точки 2 ток протекает по пути через VD1 и С1 заряжая конденсатор.

В следующий полупериод, когда ток изменил свое направление, заряжается второй конденсатор через второй диод до величины, равного сумме напряжений на С1 и обмотке трансформатора. При этом С1 разрядится. В третий полупериод, когда первый конденсатор снова начнет заряжаться, С2 через третий диод разрядится на С3, зарядив его до двойного значения относительно выводов обмотки.

К концу третьего полупериода на нагрузку будет подано суммарное напряжение заряженных конденсаторов С1 и С3, т. е. примерно утроенное значение.

По аналогии с рассмотренными схемами могут быть построены схемы с большей кратностью умножения. Но следует помнить, что с увеличением числа умножений по причине большего содержание в схеме диодов и конденсаторов возрастает внутренне сопротивление выпрямителя, что приводит к дополнительной просадке напряжения.

Схемы с умножением напряжения применяются для питания малой нагрузки, т.е. сопротивление нагрузки должно быть высоким. В противном случае нужно использовать неполярные конденсаторы большой емкости, рассчитанные на высокое напряжение. Это связано с тем, что при значительном токе нагрузки конденсаторы будут быстро разряжаться, что вызовет недопустимо большие пульсации на нагрузке.

Схема инвертора напряжения

Наиболее распространённая схема инвертора напряжения состоит из четырех IGBT транзисторов VT1…VT4, включенных по схеме моста, и четырех обратных диодов, обозначенных VD1…VD4, параллельно соединенных с управляемыми полупроводниковыми ключами во встречном направлении. Преобразователь питает активно-индуктивную нагрузку. Именно она является самой распространенной, поэтому была взята за основу.

Входные клеммы инвертора подключаются к Uип. Если таким источником служит диодный выпрямитель, то выход его обязательно шунтируется конденсатором C.

В силовой электронике наибольшее применение нашли транзисторы с изолированным затвором IGBT (именно они показаны на схеме) и GTO, IGCT тиристоры. При оперировании меньшими мощностями вне конкуренции полевые транзисторы MOSFET.

В момент времени t1 открываются VT1 и VT4, а VT2 и VT3 – закрыты. Образуется единственный путь для протекания тока через нагрузку: «+» Uип – VT1 – нагрузка RнLн – VT4 – «-» Uип. Таким образом, на интервале времени t1 ‑ t2 создается замкнутая цепь для протекания iн в соответствующем направлении.

Режим работы схемы

Для изменения направления iн снимаются управляющие импульсы с баз VT1 и VT4 и подаются сигналы на открытие второго и третьего VT2,3. В точке t2 на оси времени t, первый и четвертый VT1,4 закрыты, а второй и третий – открыты. Однако, поскольку нагрузка активно-индуктивная, то iн не может мгновенно изменить направление на противоположное. Этому будет препятствовать энергия, запасенная на индуктивности Lн. Поэтому он будет сохранять прежнее направление до тех пор, пока не рассеется все энергия, запасенная на индуктивности в виде магнитного поля, равная Wм = (Lн∙i2)/2.

В связи с этим, на отрезке времени t2 – t3 ток будет протекать через диоды VD2 и VD3, сохраняя прежнее направление на RнLн, но пройдет в обратном направлении через Uип или конденсатор C, если источником энергии является диодный выпрямитель. Поэтому следует обязательно установить конденсатор C, если преобразователь подключен к диодному выпрямителю. Иначе прервется путь протекания iн, в результате чего возникнут сильное перенапряжение, которое может повредить изоляцию потребителя и выведет из строя полупроводниковые приборы.

В момент времени t3 вся запасенная на индуктивности энергия снизится до нуля. Начиная с момента t3 до момента t4 под действием приложенного Uип через открытые полупроводниковые ключи VT2 и VT3 будет протекать iн через LнRн уже в другую сторону.

В точке t4, расположенной на оси времени t, снимается управляющий сигнал с VT1,3, а VT1 и VT4 открываются. Однако iн продолжает протекать в ту же сторону, пока не расходуется энергия, запасенная в индуктивности. Это будет происходить на интервале времени t4 – t5.

Работа схемы

Начиная с момента tiн изменить направление и потечет от Uип через LнRн по пути через VT1 и VT4. Далее все процессы, протекающие в электрической цепи, будут повторяться. На LнRн форма напряжения будет прямоугольной, но ток на активно-индуктивной нагрузке будет иметь пилообразную форму за счет наличия индуктивности, которая не позволяет ему мгновенно вырасти и снизиться. Если потребитель имеет чисто активный характер (индуктивность и емкость практически равны нулю), то формы iн и uн будет в виде прямоугольников.

Поскольку VT1…VT4 попарно открывались на всей протяженности соответствующих полупериодов, то на выходе преобразователя формировалось максимально возможное uн, поэтому через LнRн протекал iн максимальной величины. Однако часто требуется обеспечить плавное нарастание мощности на потребителе, например для постепенного увеличения яркости освещения или частоты вращения вала двигателя.

Следует пояснить, что сигналы, поступающие из системы управления СУ, подаются не сразу на базы полупроводниковых ключей, а посредством драйвера. Так как современные СУ построены на безе микроконтроллеров, которые выдают маломощные сигналы, не способные открыть IGBT, то для увеличения мощности открывающего импульса применяется промежуточное звено – драйвер. Кроме того на часто драйвер выполняет множество дополнительных функций – защищает транзистор от короткого замыкания, перегрева и т.п.

Как рассчитать умножитель

Выполняя расчет устройства умножения, необходимо отталкиваться от исходных данных, которыми являются: нужный для нагрузки ток (In), напряжение на выходе (Uout), коэффициент пульсирования (Kp). Минимальная величина емкости элементов конденсаторов, выраженная в мкФ, определяется по формуле: С(n)=2,85*n*In/(Kp*Uout), где:

  • n – число, во сколько раз увеличивается входное электричество;
  • In – ток, протекающий в нагрузке (мА);
  • Kp – коэффициент пульсирования (%);
  • Uout – напряжение, полученное на выходе устройства (В).

Увеличивая полученную расчетами емкость в два или три раза, получают величину емкости конденсатора на входе схемы C1. Такой номинал элемента позволяет получить на выходе сразу полное значение напряжения, а не ждать, пока пройдет некоторое количество периодов. Когда работа нагрузки не зависит от скорости нарастания электричества до номинального на выходе, емкость конденсатора можно взять идентичную расчетным значениям.

Лучше всего для нагрузки, если коэффициент пульсаций умножителя напряжения на диодах не превышает величины 0,1 %. Удовлетворительным также является наличие пульсаций до 3 %. Все диоды схемы выбирают из расчета, чтобы они свободно могли выдержать силу тока, в два раза превышающую его значение в нагрузке. Формула расчета прибора с большой точностью выглядит так: n*Uin — (In*(n3 + 9*n2/4 + n/2)/(12 *f* C))=Uout, где:

  • f – частота напряжения на входе устройства (Гц);
  • C – конденсаторная емкость (Ф).

Устройства для накачки лазера

Удвоитель напряжения для накачки лазера работает при высокой частоте. Модули для устройств используются лишь на конденсаторной основе. Многие модели показывают хорошую проводимость, но при этом номинальное напряжение составляет не более 10 В. В приборах применяются диоды разных типов.

Также стоит отметить, что на рынке представлены модификации с открытыми стабилизаторами. У них нет проблем с пригревом, однако модели не способны обеспечивать высокую частотность. Подключение устройств осуществляется через триоды. Также есть модификации на трансиверах. У них высокий параметр полюсной проводимости. Однако к недостаткам можно отнести быстрый износ конденсаторов, вызванный тепловыми потерями.

Удвоитель — напряжение

Удвоитель напряжения работает следующим образом. В полупериод, когда на выводе 9 вторичной обмотки трансформатора преобразователя минус, а на выводе / / плюс, диод VII заперт и конденсатор С6 через открытые тиристор V16 и диод V10 заряжается почти до амплитудного значения напряжения, имеющегося на вторичной обмотке трансформатора, причем плюс напряжения оказывается на нижней обкладке конденсатора.

Термин однополупериодный удвоитель напряжения первой из рассматриваемых нами схем умножителей, показывает, что выходное постоянное напряжение здесь примерно вдвое превышает значение напряжения.

С выхода удвоителя напряжения сигналы поступают через резистор R42 ( R43) на стрелочные индикаторы. Транзистор V15 ( V16) совместно с транзистором VI и диодами VI — V3 платы Е7 защищает стрелочные индикаторы от переходных коммутационных помех, а транзистор V5 ( V6) — — канал воспроизведения.

Сочетание двух удвоителей напряжения, каждый их которых имеет четыре секции, обеспечивает меньшее выходное сопротивление, чем в случае применения схемы Латура-Делона — Гренашера, использующей восемь секций.

В схеме импульсного удвоителя напряжения ( рис. 7.7) на диодах Дь Д2, Дз действует одинаковое максимальное обратное напряжение, равное половине выпрямленного. Однако если на диодах Дt и Д3 это напряжение действует во время прямого хода развэртки, то на диоде Д2 оно действует только во время обратного хода.

Цоколевка вибратора.

Во вторичной цепи применен удвоитель напряжения

Однополупериодное выпрямление посредством одноанодного кенотрона, предназначенное для питании радиоприемников непосредственно от электросети. при параллельном присоединении к трансформатору накала можно применять и для иных целей.

Рис, 4 — Удвоитель напряжения, применяемый главным образом для одновременного выпрямления и удвоения напряжения.

Таким образом, схема удвоителя напряжения содержит два конденсатора, соединенных последовательно, каждый из которых заряжается в течение последующих полупериодов переменного напряжения. Выходное выпрямленное напряжение схемы равно сумме напряжений на этих конденсаторах.

Наиболее известная форма умножителя — удвоитель напряжения — широко используется в высоковольтных источниках питания. Напомним, что удвоитель позволяет получить постоянное выходное напряжение, значение которого вдвое превышает амплитуду напряжения вторичной обмотки трансформатора. Если действующее значение напряжения вторичной обмотки равно 6 3 В, то амплитудное значение составляет примерно 9 В.

Кривые, характеризующие выпрямитель — удвоитель напряжения с входным емкостным фильтром.

Схема параллельного удвоителя напряжения.| Схема последовательного удвоителя напряжения.

На рис. 9.27 представлена схема параллельного удвоителя напряжения. Он представляет собой два однополупериодных выпрямителя, подключенных к одной вторичной обмотке трансформатора. В один из полупериодов входного напряжения, когда точка а имеет положительный потенциал, а точка Ъ — отрицательный, диод Д

В источнике использована стандартная схема двухполу-периодного удвоителя напряжения, с которой мы уже несколько раз встречались в этой главе. Основное отличие здесь состоит в том, что отсутствует сетевой трансформатор, а напряжение сети ( 115 В) непосредственно поступает на вход схемы удвоителя. Габаритные размеры источника определяются в основном конденсаторами С1 и С2, имеющими одинаковые емкости по 250 мкФ каждый. При небольших токах нагрузки вполне подойдут конденсаторы с емкостью 80 мкФ, хотя для уменьшения пульсаций выходного напряжения и улучшения динамических характеристик целесообразно использовать конденсаторы с большой емкостью.

Технические характеристики

На практике умножитель имеет ряд недостатков. Если в умножитель добавляется слишком много секций, напряжение в последних секциях будет ниже ожидаемого, в основном из-за ненулевого импеданса конденсаторов в нижних секциях. Практически невозможно питание умножителя непосредственно напряжением промышленной частоты, так как в этом случае требуются конденсаторы большой ёмкости, что сильно ухудшает массогабаритные показатели устройства. Пульсации выпрямленного тока также усиливаются, что в некоторых случаях неприемлемо. Обычно на вход напряжение подаётся с выхода высокочастотного высоковольтного трансформатора и повышается до нужной величины в умножителе.

Существуют умножители на напряжения от нескольких сотен вольт до нескольких миллионов вольт.

Библиография

  • Ахмед, Сайед Имран Методы проектирования и улучшения конвейерных АЦП , Springer, 2010
    ISBN  90-481-8651-X .
  • Bassett, RJ; Taylor, PD (2003), «17. Power Semiconductor Devices», Справочник инженера-электрика , Newnes, стр. 17 / 1–17 / 37, ISBN 0-7506-4637-3
  • Кампардо, Джованни; Микелони, Рино; Новосел, Дэвид СБИС-дизайн энергонезависимых воспоминаний , Springer, 2005
    ISBN  3-540-20198-X .
  • Добрый, Дитер; Фезер, Курт (2001), переводчик Я. Нараяна Рао (редактор), Высоковольтные методы испытаний , Newnes, ISBN 0-7506-5183-0
  • Кори, Ральф; Schmidt-Walter, Heinz Taschenbuch der Elektrotechnik: Grundlagen und Elektronik , Deutsch Harri GmbH, 2004
    ISBN  3-8171-1734-5 .
  • Liou, Juin J .; Ортис-Конде, Адельмо; Гарсиа-Санчес, Ф. Анализ и разработка полевых МОП-транзисторов , Springer, 1998
    ISBN  0-412-14601-0 .
  • Лю, Минлян (2006), Демистификация схем переключаемых конденсаторов , Newnes, ISBN 0-7506-7907-7
  • МакКомб, золотая жила гаджетчика Гордона Гордона МакКомба! , McGraw-Hill Professional, 1990
    ISBN  0-8306-3360-X .
  • Mehra, J; Рехенберг, Х. Историческое развитие квантовой теории , Springer, 2001
    ISBN  0-387-95179-2 .
  • Миллман, Джейкоб; Халкиас, Christos C. Integrated Electronics , McGraw-Hill Kogakusha, 1972
    ISBN  0-07-042315-6 .
  • Пелузо, Винченцо; Steyaert, Michiel; Сансен, Вилли М.К. Конструкция низковольтных маломощных КМОП-дельта-сигма аналого- цифровых преобразователей , Springer, 1999
    ISBN  0-7923-8417-2 .
  • Райдер, Дж. Д. (1970), Основы электроники и приложения , Pitman Publishing, ISBN 0-273-31491-2
  • Wharton, W .; Ховорт, Д. Принципы телевизионного приема , Pitman Publishing, 1971
    ISBN  0-273-36103-1 .
  • Юань, Фэй КМОП-схемы для пассивных беспроводных микросистем , Springer, 2010
    ISBN  1-4419-7679-5 .
  • Zumbahlen, Hank Linear Circuit Design Handbook , Newnes, 2008
    ISBN  0-7506-8703-7 .

Принцип работы инвертора напряжения

Представим, что у нас имеется источник электрической энергии постоянного тока такой, как аккумулятор или гальванический элемент и потребитель (нагрузка), который работает только от переменного напряжения. Как преобразовать один вид энергии в другой? Решение было найдено довольно просто. Достаточно подключить аккумулятор к потребителю сначала одной полярностью, а затем через короткий промежуток отключить аккумулятор, а потом снова подключить, но уже обратной полярностью. И такие переключения повторять все время через равные промежутки времени. Если выполнять таких переключений 50 раз за секунду, то на потребитель будет подаваться переменное напряжение частотой 50 Гц. Роль переключателей чаще всего выполняют транзисторы или тиристоры, работающие в ключевом режиме.

На схеме, приведенной ниже, изображен источника питания Uип с клеммами 1-2 и потребитель RнLн, обладающий активно-индуктивным характером, с клеммами 3-4. В один момент времени потребитель клеммами 3-4 подключается к клеммам 1-2 Uип, при этом I от Uип протекает в направлении LнRн, а в следующий момент клеммы 3-4 изменяют свое положение и I протекает в противоположном направлении относительно потребителя электрической энергии.

Выпрямители с удвоением напряжения

Автодром Виллар

Рисунок 1 . Автодром Виллар

Схема Вилларда , задуманная Полем Ульрихом Виллардом , состоит просто из конденсатора и диода. Несмотря на то, что он имеет большое преимущество простоты, его выходной сигнал имеет очень плохие характеристики пульсации . По сути, схема представляет собой схему диодного зажима . Конденсатор заряжается за отрицательные полупериоды до пикового напряжения переменного тока ( V pk ). Выходной сигнал представляет собой суперпозицию входного сигнала переменного тока и постоянного постоянного тока конденсатора. Эффект схемы заключается в смещении значения постоянного тока формы волны. Отрицательные пики формы волны переменного тока «фиксируются» диодом до 0 В (фактически — V F , небольшое прямое напряжение смещения диода), поэтому положительные пики выходной волны составляют 2 В пик . Пульсации от пика до пика огромная 2 V рк и не могут быть , если схема не будет эффективно превращена в одну из более сложных форм. Это схема (с перевернутым диодом), используемая для подачи отрицательного высокого напряжения на магнетрон в микроволновой печи.

Схема Грайнахера

Рисунок 2 . Схема Грайнахера

Greinacher удвоитель напряжения является существенным улучшением по сравнению с схемой Villard за небольшую плату в дополнительных компонентах. Пульсации значительно уменьшаются, номинально они равны нулю в условиях нагрузки разомкнутой цепи, но время прохождения тока зависит от сопротивления нагрузки и емкости используемых конденсаторов. Схема работает, следуя за каскадом ячейки Виллара, который по сути является пиковым детектором или детектором огибающей . Ячейка пикового детектора устраняет большую часть пульсаций при сохранении пикового напряжения на выходе. Схема Грайнахера также широко известна как удвоитель напряжения.

Рисунок 3 . Счетверитель напряжения — две ячейки Грейнахера противоположных полярностей

Эта схема была впервые изобретена Генрихом Грайнахером в 1913 году (опубликована в 1914 году) для обеспечения 200–300 В, необходимых для его недавно изобретенного ионометра , при этом 110 В переменного тока, подаваемого на электростанции Цюриха того времени, было недостаточно. Позже он расширил эту идею до каскада умножителей в 1920 году. Этот каскад ячеек Грейнахера часто неточно называют каскадом Виллара. Его также называют умножителем Кокрофта-Уолтона в честь ускорителя частиц, построенного Джоном Кокрофтом и Эрнестом Уолтоном , которые независимо открыли эту схему в 1932 году. Концепция этой топологии может быть расширена до схемы учетверенного напряжения с использованием двух ячеек Грейнахера противоположного направления. полярности питаются от одного источника переменного тока. Выходной сигнал поступает на два отдельных выхода. Как и в случае мостовой схемы, невозможно одновременно заземлить вход и выход этой схемы.

Схема Делона

Рисунок 4 . Мостовой (Делон) удвоитель напряжения

Схема Делона использует для удвоения напряжения; следовательно, его также называют удвоителем напряжения. Когда-то эта форма цепи обычно использовалась в телевизорах с электронно-лучевой трубкой, где она использовалась для обеспечения питания сверхвысокого напряжения (EHT). Генерация напряжения свыше 5 кВ с помощью трансформатора имеет проблемы с безопасностью с точки зрения бытового оборудования и в любом случае неэкономична. Однако для черно-белых телевизоров требовалось напряжение 10 кВ, а для цветных — даже больше. Удвоители напряжения использовались либо для удвоения напряжения на обмотке ETH на сетевом трансформаторе, либо подавались на форму волны на катушках обратного хода линии .

Схема состоит из двух полуволновых пиковых детекторов, работающих точно так же, как и пиковая детекторная ячейка в цепи Грейнахера. Каждая из двух ячеек пикового детектора работает на противоположных полупериодах входящего сигнала. Поскольку их выходы включены последовательно, выходное напряжение вдвое превышает пиковое входное напряжение.

Удвоитель и тройник напряжения

Коккрофт-Уолтон удвоением напряжения цепи. Он генерирует выходное напряжение постоянного тока V o, в два раза превышающее размах входного напряжения переменного тока V i.

Удвоитель напряжения использует два каскада, чтобы примерно удвоить напряжение постоянного тока, которое было бы получено от одноступенчатого выпрямителя . Пример удвоителя напряжения можно найти во входном каскаде импульсных источников питания, содержащих переключатель SPDT для выбора источника питания 120 В или 240 В. В положении 120 В вход обычно конфигурируется как двухполупериодный удвоитель напряжения путем размыкания одной точки подключения переменного тока мостового выпрямителя и подключения входа к месту соединения двух последовательно соединенных конденсаторов фильтра. Для работы с напряжением 240 В переключатель конфигурирует систему как двухполупериодный мост, повторно подключая провод центрального отвода конденсатора к разомкнутой клемме переменного тока системы мостового выпрямителя. Это позволяет работать на 120 или 240 В с добавлением простого переключателя SPDT.

Утроитель напряжения — это трехступенчатый умножитель напряжения. Триплер — популярный тип умножителя напряжения. Выходное напряжение тройника на практике в три раза ниже пикового входного напряжения из-за их высокого импеданса , частично вызванного тем фактом, что каждый конденсатор в цепи подает питание на следующий, он частично разряжается, теряя при этом напряжение.

Триплеры обычно использовались в приемниках цветного телевидения для обеспечения высокого напряжения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ, кинескоп).

Триплеры по-прежнему используются в источниках высокого напряжения, таких как копировальные аппараты , лазерные принтеры , устройства защиты от насекомых и электрошоковое оружие .

Принцип действия. Основные показатели

Простейший умножитель Vbe— двухполюсник, состоящий из биполярного транзистора Т1 под управлением делителя напряжения R1R2. Внутреннее сопротивление цепи, в которую включается этот двухполюсник, должно быть достаточно велико, чтобы ограничивать коллекторный ток T1 на безопасном уровне; в практических схемах ток через умножитель обычно задаётся источником тока. Сопротивление делителя выбирается достаточно низким, чтобы протекающий через R2 ток базы Т1 был намного ниже тока делителя. В этих условиях транзистор охвачен отрицательной обратной связью, благодаря которой напряжение коллектор-эмиттер Т1 (Vce) устанавливается на уровне, пропорциональном напряжению на его эмиттерном переходе (Vbe). Tемпературный коэффициент (ТКН) Vce и внутреннее сопротивление между коллектором и эмиттером Rce подчиняются той же зависимости:

Vce = k·Vbe;
TKH (Vce) = dRce/dT = k·dRбэ/dT ≈ −2,2·k мВ/K при 300 К;
Rce = k (vt / Iэ),
где коэффициент умножения k = 1+R2/R1, а vt — температурный потенциал, пропорциональный абсолютной температуре (для кремния при 300 К примерно равен 26 мВ).

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного умножителя Vbe совпадает с ВАХ транзистора в диодном включении, растянутой вдоль оси напряжений в k раз.

Модели для подсветок

Удвоители для подсветок работают только при малой частоте, а номинальное напряжение, как правило, составляет около 10 В. У моделей могут устанавливаться конденсаторы разных типов. Расчет удвоителя напряжения осуществляется исходя из величины выходной проводимости и сопротивления.

Коэффициент перегрузки в основном равняется 2 А. Фильтры устанавливаются на изоляторах и обладают хорошей защищенностью. У многих моделей применяется несколько обкладок. Стабилизаторы встречаются не сильно часто. Резисторы используются как с переходником, так и без него. Найти модификации для подсветки на рынке довольно просто. Показатель фазового сопротивления у них стартует от 30 Ом.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий